論文の概要: Using quantum states of light to probe the retinal network

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.03285v5
• Date: Wed, 20 Jul 2022 14:10:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-09 02:27:08.916701
• Title: Using quantum states of light to probe the retinal network
• Title（参考訳）: 光の量子状態を用いて網膜ネットワークを探査する
• Authors: Ali Pedram, \"Ozg\"ur E. M\"ustecapl{\i}o\u{g}lu, Iannis K. Kominis
• Abstract要約: 棒細胞がいくつかの光子を感知する能力は、人間の視覚と神経系の能力を理解することに意味がある。 我々は、網膜を探査する様々な光の量子状態の基本的な気象能力について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The minimum number of photons necessary for activating the sense of vision has been a topic of research for over a century. The ability of rod cells to sense a few photons has implications for understanding the fundamental capabilities of the human visual and nervous system and creating new vision technologies based on photonics. We investigate the fundamental metrological capabilities of different quantum states of light to probe the retina, which is modeled using a simple neural network. Stimulating the rod cells by Fock, coherent and thermal states of light, and calculating the Cramer-Rao lower bound (CRLB) and Fisher information matrix for the signal produced by the ganglion cells in various conditions, we determine the volume of minimum error ellipsoid. Comparing the resulting ellipsoid volumes, we determine the metrological performance of different states of light for probing the retinal network. The results indicate that the thermal state yields the largest error ellipsoid volume and hence the worst metrological performance, and the Fock state yields the best performance for all parameters. This advantage persists even if another layer is added to the network or optical losses are considered in the calculations.
• Abstract（参考訳）: 視覚感覚の活性化に必要な光子の最小数は1世紀以上にわたって研究の対象となっている。 棒細胞が数個の光子を感知する能力は、人間の視覚と神経系の基本的な能力を理解し、フォトニクスに基づく新しい視覚技術を作り出すことにつながる。 我々は、単純なニューラルネットワークを用いてモデル化された網膜を調べるために、異なる光の量子状態の基本的な計測能力を調べる。 光のフォック、コヒーレント、熱状態によるロッドセルの刺激と、ガングリオン細胞によって生成される信号のクラー・ラオ下界(crlb)およびフィッシャー情報行列の算出を様々な条件で行い、最小誤差楕円体量を決定する。 得られた楕円体体積を比較して、網膜ネットワークを探索するための異なる光状態のメトロジー性能を判定する。 その結果, 熱状態は最大の誤差楕円体積を発生し, したがって最悪の気象特性を示し, フォック状態は全てのパラメータに対して最高の性能を示すことがわかった。 この利点は、他の層がネットワークに追加されたり、光学損失が計算で考慮されたとしても持続する。

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